繼淞滬會戰、太原會戰、徐州會戰之後，日寇企圖通過武漢會戰取得決定性的勝利，進而一舉征服中國。
武漢在漢朝屬江夏郡,是江漢平原上的一顆明珠，地居中華腹地，戰略地位重要。此處水網縱橫、湖泊遍布、港灣星散，扼長江東西水道之中心、連南北陸路之要津，自古以來即是兵家必爭之地。
南京失陷之後，重慶為國民政府陪都，但實際的抗戰首都卻一度在武漢。國民政府軍事委員會等正面戰場最高決策指揮機構等，直接遷往武漢。
此戰日本在一線直接作戰就有12個師團，35萬人。還有主戰坦克300餘輛、各型火炮1500餘門、作戰飛機500多架，艦艇超過120艘。日軍二線支援保障性作戰部隊也達數十萬，日本人自己的文件中也說，此戰日軍「傾注了全力」，「沒有應變之餘力」。
國軍方面，有將近130個師，110萬人，40多艘水面艦隻、上百架作戰飛機。
日軍戰略是大局進攻，高舉高打。他們認為，武漢會戰是一個"結束戰爭的最好機會"，占領漢口"就能支配中國"。國軍的戰略則是"要以持久戰、消耗戰，打破敵人速戰速決之企圖"，"此次作戰，將不以一城一地的得失進退為重，而在於自動地選擇有利的作戰地區，達成殲滅敵人有生力量之目的。"
武漢會戰，不僅僅是在武漢戰鬥，戰場包括湖北、安徽、江西三省。
整個戰役中，最值得稱道的，是萬家嶺之戰。
第9戰區第一兵團司令長官的薛岳，根據萬家嶺一帶系山嶽叢林地的特點，將部隊部署成了反八字形陣勢，準備圍殲日本106師團。薛岳自言："如袋捕鼠，又如飛剪，敵犯右則中左應，犯左則中右應。敵苦鑽進來，就很難逃出去。"
這一仗日軍果然近了薛岳的包圍圈，但日軍其他兵團紛紛來援，國軍打的很艱苦。51師第305團團長的張靈甫表現突出，先是帶領奇兵從絕壁而上突襲得手，後是帶傷堅持指揮戰鬥，堅決堵住了日軍突圍方向。萬家嶺之戰結束，張靈甫即被提升為旅長，此後扶搖直上，成為國民黨軍中「王牌中的王牌」74師師長。
萬家嶺之戰，予日軍整整一個師團以毀滅性打擊，殲敵萬餘，生俘日軍官兵共一百多人。
經過此戰，薛岳成長了，而且信心大增，後來他組織幾次長沙會戰，殲滅日軍超過10萬，可謂日軍的剋星。
武漢會戰共持續4個多月，最後為保存有生力量，像敦刻爾克撤退一樣，國軍撤離武漢。
經過四個月的激戰，國軍空軍及海軍基本上被消滅，共損失40餘萬人。日軍雖然攻占武漢，戰艦損失70餘艘，飛機損失100餘架，共損失20餘萬人。
國軍之大部分主力仍然存在，而日軍反而被削弱，日本以消滅國軍主力及結束戰爭的目的未能達成，中國戰場陷入僵持狀態。
武漢會戰是抗日戰爭中規模最大、戰線最長、雙方傷亡最慘的一場戰役，是抗日戰爭的一個重要轉折點。日本經此一戰，有生力量消耗明顯，加上戰線過長，再也無法組織20萬人以上的大會戰，當然也無法攻下陪都重慶。
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